一、系统模型与仿真流程
1. 参数设置
% 基本参数
numTxAnts = 2; % 发射天线数
numRxAnts = 2; % 接收天线数
modOrder = 2; % QPSK调制阶数
snrRange = 0:2:20;% SNR范围(dB)
numFrames = 1000; % 每个SNR点的帧数
2. 信道建模
% 生成瑞利衰落信道矩阵（3GPP TR 38.901 Urban Macro场景）
H = (1/sqrt(2)) * (randn(numRxAnts,numTxAnts) + 1j*randn(numRxAnts,numTxAnts));
二、仿真模块
1. 空间复用信号生成
% 数据生成与预处理
data = randi([0 modOrder-1], numTxAnts*frameLen, 1);
txBits = bi2de(reshape(data, modOrder, [])); % 转换为符号% QPSK调制
txSym = qpskMod(txBits);
2. 预编码实现（ZF/MMSE对比）
% 零强迫预编码
H_pseudo = pinv(H);
txPrecode_ZF = H_pseudo * txSym;% MMSE预编码
W_MMSE = (H'*H + (10^(-snr/10))*eye(numTxAnts)) \ H';
txPrecode_MMSE = W_MMSE * txSym;
3. 信道传输与接收
% 添加AWGN
rxSignal_ZF = H * txPrecode_ZF + (1/sqrt(2))*(randn(size(H)) + 1j*randn(size(H))) * 10^(-snr/20);
rxSignal_MMSE = H * txPrecode_MMSE + (1/sqrt(2))*(randn(size(H)) + 1j*randn(size(H))) * 10^(-snr/20);% 接收检测
rxData_ZF = H_pseudo' * rxSignal_ZF;
rxData_MMSE = W_MMSE' * rxSignal_MMSE;
三、优化
1. 信道估计改进
% 使用LS信道估计替代理想信道
H_est = (H' * H) \ H';
rxSignal_est = H_est' * rxSignal;
2. 混合预编码方案
% 大规模MIMO混合架构
W_digit = digitalPrecoding(H_est); % 数字预编码
W_analog = analogPrecoding(H_est); % 模拟波束成形
txSignal = W_analog * W_digit * txSym;
四、完整代码示例
%% 2x2 MIMO空间复用仿真（QPSK+MMSE）
clear; clc;% 参数设置
numTxAnts = 2; numRxAnts = 2; modOrder = 2; snrRange = 0:2:20; numFrames = 1000;% 信道建模
H = (1/sqrt(2))*(randn(numRxAnts,numTxAnts)+1j*randn(numRxAnts,numTxAnts));% 仿真循环
ber_ZF = zeros(size(snrRange));
ber_MMSE = zeros(size(snrRange));
for snrIdx = 1:length(snrRange)snr = snrRange(snrIdx);totalBits = 0;errors_ZF = 0;errors_MMSE = 0;for frame = 1:numFrames% 数据生成data = randi([0 modOrder-1], numTxAnts*1000, 1);txSym = qpskMod(data);% 预编码H_pseudo = pinv(H);txPre_ZF = H_pseudo * txSym;W_MMSE = (H'*H + (10^(-snr/10))*eye(numTxAnts)) \ H';txPre_MMSE = W_MMSE * txSym;% 信道传输rx_ZF = H*txPre_ZF + awgn(H*txPre_ZF, snr, 'measured');rx_MMSE = H*txPre_MMSE + awgn(H*txPre_MMSE, snr, 'measured');% 接收检测rxData_ZF = H_pseudo'*rx_ZF;rxData_MMSE = W_MMSE'*rx_MMSE;% 误码统计errors_ZF = errors_ZF + sum(data ~= de2bi(real(rxData_ZF), modOrder));errors_MMSE = errors_MMSE + sum(data ~= de2bi(real(rxData_MMSE), modOrder));totalBits = totalBits + numTxAnts*1000;end% BER计算ber_ZF(snrIdx) = errors_ZF / totalBits;ber_MMSE(snrIdx) = errors_MMSE / totalBits;
end% 结果可视化
figure;
semilogy(snrRange, ber_ZF, '-r', snrRange, ber_MMSE, '-b');
grid on;
xlabel('SNR (dB)');
ylabel('BER');
legend('ZF预编码', 'MMSE预编码');
title('2x2 MIMO空间复用BER性能对比');
参考代码 2*2空间复用信道MIMO仿真 www.youwenfan.com/contentcnl/80814.html
五、性能提升
- 信道反馈优化：采用压缩感知技术减少CSI反馈开销
- 混合波束成形：结合数字/模拟预编码提升高频段性能
- 非正交多址接入：在MU-MIMO场景下提升频谱效率
六、扩展应用场景
- 车联网V2V通信：仿真3D信道模型下的多用户MIMO性能
- 6G太赫兹通信：分析高频段下的信道容量衰减特性
- 智能反射面辅助：研究IRS对MIMO空间复用增益的影响
通过该仿真框架，可系统评估2×2 MIMO空间复用系统的性能边界，并为实际系统设计提供理论依据。
